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TiDB 悲観的トランザクションモード

TiDB の使用法を従来のデータベースに近づけ、移行コストを削減するために、TiDB は v3.0 以降、楽観的トランザクションモデルに加えて悲観的トランザクションモードをサポートしています。このドキュメントでは、TiDB悲観的トランザクションモードの機能について説明します。

注記：
v3.0.8 以降では、新しく作成された TiDB クラスターはデフォルトで悲観的トランザクションモードを使用します。ただし、既存のクラスターを v3.0.7 以前から v3.0.8 以降にアップグレードした場合、これは既存のクラスターには影響しません。つまり、新しく作成されたクラスターのみがデフォルトで悲観的トランザクションモードを使用します。

トランザクションモードを切り替える

tidb_txn_modeシステム変数を設定することで、トランザクションモードを設定できます。次のコマンドは、クラスター内で新しく作成されたセッションによって実行されるすべての明示的なトランザクション (つまり、自動コミットではないトランザクション) を悲観的トランザクションモードに設定します。

SET GLOBAL tidb_txn_mode = 'pessimistic';

次の SQL ステートメントを実行して、悲観的トランザクションモードを明示的に有効にすることもできます。

BEGIN PESSIMISTIC;

BEGIN /*T! PESSIMISTIC */;

BEGIN PESSIMISTIC;およびBEGIN OPTIMISTIC;ステートメントは、 tidb_txn_modeシステム変数よりも優先されます。これらの 2 つのステートメントで開始されたトランザクションは、システム変数を無視し、悲観的トランザクションモードと楽観的トランザクションモードの両方の使用をサポートします。

行動

TiDB の悲観的トランザクションは、MySQL の悲観的トランザクションと同様に動作します。 MySQL InnoDBとの違いの小さな違いを参照してください。

悲観的トランザクションの場合、TiDB はスナップショット読み取りと現在の読み取りを導入します。

スナップショット読み取り: トランザクションの開始前にコミットされたバージョンを読み取るロック解除された読み取りです。 SELECTステートメントの読み取りはスナップショット読み取りです。
現在の読み取り: 最新のコミットバージョンを読み取るロックされた読み取りです。 UPDATE 、 DELETE 、 INSERT 、またはSELECT FOR UPDATEステートメントの読み取りは、現在の読み取りです。

次の例では、スナップショット読み取りと現在の読み取りについて詳しく説明します。

セッション 1	セッション2	セッション3
テーブル t (INT) を作成します。
T値に挿入(1);
悲観的に始める;
t を更新し、a = a + 1 に設定します。
	悲観的に始める;
	SELECT * FROM t; -- スナップショット読み取りを使用して、現在のトランザクションが開始する前にコミットされたバージョンを読み取ります。結果は a=1 を返します。
		悲観的に始める;
		SELECT * FROM t FOR UPDATE; -- 現在の読み取りを使用します。ロックを待機します。
COMMIT; -- ロックを解除します。セッション 3 の SELECT FOR UPDATE 操作はロックを取得し、TiDB は現在の読み取りを使用して最新のコミット済みバージョンを読み取ります。結果は a=2 を返します。
	SELECT * FROM t; -- スナップショット読み取りを使用して、現在のトランザクションが開始する前にコミットされたバージョンを読み取ります。結果は a=1 を返します。

UPDATE 、 DELETE 、またはINSERTステートメントを実行すると、最新のコミットされたデータが読み取られ、データが変更され、変更された行に悲観的ロックが適用されます。
SELECT FOR UPDATEステートメントの場合、変更された行ではなく、コミットされたデータの最新バージョンに悲観的ロックが適用されます。
トランザクションがコミットまたはロールバックされると、ロックは解除されます。データを変更しようとする他のトランザクションはブロックされ、ロックが解除されるまで待機する必要があります。TiDB はマルチバージョン同時実行制御 (MVCC) を使用しているため、データの読み取りを試みるトランザクションはブロックされません。
システム変数tidb_constraint_check_in_place_pessimisticを設定すると、一意制約チェックによる悲観的ロックをスキップするかどうかを制御できます。詳細については制約を参照してください。
複数のトランザクションが互いのロックを取得しようとすると、デッドロックが発生します。これは自動的に検出され、トランザクションの 1 つがランダムに終了され、MySQL 互換のエラーコード1213が返されます。
トランザクションは、新しいロックを取得するために最大innodb_lock_wait_timeout秒 (デフォルト: 50) 待機します。このタイムアウトに達すると、MySQL 互換のエラーコード1205が返されます。複数のトランザクションが同じロックを待機している場合、優先順位はトランザクションのstart tsに基づいてほぼ決まります。
TiDB は、同じクラスター内で楽観的トランザクションモードと悲観的トランザクションモードの両方をサポートします。トランザクション実行にはどちらのモードも指定できます。
TiDB はFOR UPDATE NOWAIT構文をサポートしており、ブロックしてロックが解放されるのを待つことはありません。代わりに、MySQL 互換のエラーコード3572が返されます。
演算子Point GetとBatch Point Getがデータを読み取らない場合でも、指定された主キーまたは一意のキーはロックされ、他のトランザクションが同じ主キーまたは一意のキーをロックしたり、データを書き込んだりすることがブロックされます。
TiDB はFOR UPDATE OF TABLES構文をサポートします。複数のテーブルを結合するステートメントの場合、TiDB はOF TABLESのテーブルに関連付けられた行にのみ悲観的ロックを適用します。

MySQL InnoDBとの違い

TiDB が WHERE 句で範囲を使用する DML またはSELECT FOR UPDATEステートメントを実行する場合、範囲内の同時 DML ステートメントはブロックされません。

例えば：

CREATE TABLE t1 (
 id INT NOT NULL PRIMARY KEY,
 pad1 VARCHAR(100)
);
INSERT INTO t1 (id) VALUES (1),(5),(10);

BEGIN /*T! PESSIMISTIC */;
SELECT * FROM t1 WHERE id BETWEEN 1 AND 10 FOR UPDATE;

BEGIN /*T! PESSIMISTIC */;
INSERT INTO t1 (id) VALUES (6); -- blocks only in MySQL
UPDATE t1 SET pad1='new value' WHERE id = 5; -- blocks waiting in both MySQL and TiDB

この動作は、TiDB が現在ギャップロックをサポートしていないために発生します。

TiDB はSELECT LOCK IN SHARE MODEサポートしていません。
SELECT LOCK IN SHARE MODEを実行すると、ロックなしと同じ効果が得られるため、他のトランザクションの読み取りまたは書き込み操作はブロックされません。
DDL により、悲観的トランザクションコミットが失敗する可能性があります。
MySQL で DDL を実行すると、実行中のトランザクションによってブロックされる可能性があります。ただし、このシナリオでは、DDL 操作は TiDB でブロックされないため、悲観的トランザクションコミットが失敗します: ERROR 1105 (HY000): Information schema is changed. [try again later] 。TiDB はトランザクション実行中にTRUNCATE TABLEステートメントを実行し、 table doesn't existエラーが発生する可能性があります。
START TRANSACTION WITH CONSISTENT SNAPSHOTを実行した後、MySQL は他のトランザクションで後で作成されたテーブルを読み取ることができますが、TiDB は読み取ることができません。
自動コミットトランザクションでは、楽観的ロックが優先されます。
悲観的モデルを使用する場合、自動コミットトランザクションは、まずオーバーヘッドの少ない楽観的モデルを使用してステートメントをコミットしようとします。書き込み競合が発生した場合、トランザクションの再試行には悲観的モデルが使用されます。したがって、 tidb_retry_limit 0に設定した場合、書き込み競合が発生すると、自動コミットトランザクションはWrite Conflictエラーを報告します。
自動コミットSELECT FOR UPDATEステートメントはロックを待機しません。
ステートメント内のEMBEDDED SELECTによって読み取られたデータはロックされません。
TiDB のオープントランザクションは、ガベージコレクション(GC) をブロックしません。デフォルトでは、悲観的トランザクションの最大実行時間は 1 時間に制限されます。この制限は、TiDB 構成ファイルの[performance]の下のmax-txn-ttlを編集することで変更できます。

隔離レベル

TiDB は、悲観的トランザクションモードで次の 2 つの分離レベルをサポートします。

デフォルトでは繰り返し読み取りで、これは MySQL と同じです。
注記：
この分離レベルでは、コミットされた最新のデータに基づいて DML 操作が実行されます。動作は MySQL と同じですが、TiDB の楽観的トランザクションモードとは異なります。1 TiDB と MySQL の繰り返し読み取りの違い参照してください。
コミットされた読み取り。この分離レベルはSET TRANSACTIONステートメントを使用して設定できます。

悲観的なトランザクションコミットプロセス

トランザクションのコミットプロセスでは、悲観的トランザクションと楽観的トランザクションは同じロジックを持ちます。両方のトランザクションは 2 フェーズコミット (2PC) モードを採用しています。悲観的トランザクションの重要な適応は DML 実行です。

TiDB pessimistic transaction commit process

悲観的トランザクションは、2PC の前にAcquire Pessimistic Lockフェーズを追加します。このフェーズには、次の手順が含まれます。

(楽観的トランザクションモードと同じ) TiDB はクライアントからbeginリクエストを受信し、現在のタイムスタンプはこのトランザクションの start_ts になります。
TiDBサーバーはクライアントから書き込み要求を受信すると、TiDBサーバーはTiKVサーバーに悲観的ロック要求を開始し、ロックは TiKVサーバーに永続化されます。
(楽観的トランザクションモードと同じ) クライアントがコミット要求を送信すると、TiDB は楽観的トランザクションモードと同様に 2 フェーズコミットの実行を開始します。

Pessimistic transactions in TiDB

パイプライン化されたロック処理

悲観的ロックを追加するには、TiKV にデータを書き込む必要があります。ロックの追加に成功したという応答は、 Raftを介してコミットおよび適用した後にのみ TiDB に返すことができます。そのため、楽観的トランザクションと比較すると、悲観的トランザクションモードでは必然的にレイテンシーが高くなります。

ロックのオーバーヘッドを削減するために、TiKV はパイプライン化されたロックプロセスを実装します。データがロックの要件を満たすと、TiKV はすぐに TiDB に通知して後続の要求を実行し、悲観的ロックに非同期的に書き込みます。このプロセスにより、ほとんどのレイテンシーが削減され、悲観的トランザクションのパフォーマンスが大幅に向上します。ただし、TiKV でネットワークパーティションが発生したり、TiKV ノードがダウンしたりすると、悲観的ロックへの非同期書き込みが失敗し、次の側面に影響する可能性があります。

同じデータを変更する他のトランザクションはブロックできません。アプリケーションロジックがロックまたはロック待機メカニズムに依存している場合、アプリケーションロジックの正確性が影響を受けます。
トランザクションのコミットが失敗する可能性は低いですが、トランザクションの正確性には影響しません。

アプリケーションロジックがロックまたはロック待機メカニズムに依存している場合、または TiKV クラスターの異常が発生した場合でもトランザクションコミットの成功率を可能な限り保証したい場合は、パイプラインロック機能を無効にする必要があります。

Pipelined pessimistic lock

この機能はデフォルトで有効になっています。無効にするには、TiKV 設定を変更します。

[pessimistic-txn]
pipelined = false

TiKV クラスターが v4.0.9 以降の場合は、 TiKV 設定を動的に変更する実行してこの機能を動的に無効にすることもできます。

set config tikv pessimistic-txn.pipelined='false';

アプリケーションロジックがロックまたはロック待機メカニズムに依存している場合、または TiKV クラスターの異常が発生した場合でもトランザクションコミットの成功率を可能な限り保証したい場合は、パイプラインロック機能を無効にできTiDB Cloudサポートにお問い合わせください。

メモリ内悲観的ロック

v6.0.0 では、TiKV にメモリ内悲観的ロックの機能が導入されています。この機能を有効にすると、悲観的ロックは通常、リージョンリーダーのメモリにのみ保存され、ディスクに保持されたり、 Raftを介して他のレプリカに複製されたりすることはありません。この機能により、悲観的ロックの取得にかかるオーバーヘッドが大幅に削減され、悲観的トランザクションのスループットが向上します。

インメモリ悲観的ロックのメモリ使用量がリージョンまたは TiKV ノードのメモリしきい値を超えると、悲観的ロックの取得はパイプライン化されたロック処理になります。リージョンがマージされるかリーダーが転送されると、悲観的ロックが失われるのを避けるために、TiKV はインメモリ悲観的ロックをディスクに書き込み、他のレプリカに複製します。

メモリ内悲観的ロックはパイプラインロックプロセスと同様に動作し、クラスターが正常な場合はロックの取得に影響しません。ただし、TiKV でネットワーク分離が発生したり、TiKV ノードがダウンしたりすると、取得した悲観的ロックが失われる可能性があります。

アプリケーションロジックがロック取得またはロック待機メカニズムに依存している場合、またはクラスターが異常な状態にある場合でもトランザクションコミットの成功率を可能な限り保証したい場合は、インメモリ悲観的ロック機能を無効にする必要があります。